某商品房住宅小區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【提要】結(jié)合工程實(shí)例重點(diǎn)分析了高層住宅的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容，可供類似的工程參考。

【關(guān)鍵詞】 單樁承載力 嵌固端 沉降計(jì)算 錨固長度

【 abstract 】 combined with engineering example analyses the high-rise residential foundation design related to the content, available for similar projects.

【 key words 】 single pile bearing capacity embedded fixed end settlement calculation anchor length

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一、 工程概況：

上海某中心村配套商品房，項(xiàng)目總占地面積24.9公頃，位于高壓走廊以西、桃園港以北、顧村鎮(zhèn)界以東、沙蒲以南。項(xiàng)目總建筑面積為579678.16平方米，其中地上建筑面積為483842.26平方米，地下建筑面積為95853.9平方米。本項(xiàng)目4個(gè)地塊以及5個(gè)組團(tuán)分組團(tuán)建設(shè),由52幢高層住宅樓，地上18層，地下一層，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；多幢沿街商業(yè)、1幢農(nóng)貿(mào)中心、四座地下車庫，均為框架結(jié)構(gòu)。

二、工程地質(zhì)狀況

該擬建場地內(nèi)地基土均屬第四紀(jì)全新世Q4至晚更新世Q3沉積土，，對(duì)此深度范圍內(nèi)揭遇的地基土，按其結(jié)構(gòu)特征、土性不同和物理力學(xué)性質(zhì)上的差異可劃分為8個(gè)主要工程地質(zhì)層，其中第○1、○3、○8層又可進(jìn)一步劃分為若干個(gè)亞層。其地基土的構(gòu)成和特征詳見如下表一。場地內(nèi)第②層褐黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較好，分布穩(wěn)定，，可作為變電房、垃圾收集點(diǎn)等一層配套設(shè)施的天然地基持力層。第○7、○81-2、○82-1層土質(zhì)較好，可作為本工程住宅樓的樁基持力層、沿街商業(yè)配套公建、及地下車庫的抗拔樁持力層。

表一地層特性表

三、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)武漢地質(zhì)工程勘察院提供的巖土工程勘察報(bào)告，場地的抗震設(shè)防烈度為7度，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類。

（一） 高層住宅的樁基設(shè)計(jì)

高層住宅為18層，建筑高度為52.200米，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)＋地下室等厚度筏板型式。

絕大部分高層住宅的持力層為第○7層砂質(zhì)粉土層，但是在組團(tuán)4,5地塊第○7層砂質(zhì)粉土層缺失，樁基持力層為⑧1-2層粉質(zhì)粘土，下面以51#樓設(shè)計(jì)為例，樁位布置圖見圖一。

1.單樁豎向承載力計(jì)算

根據(jù)上海地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DGJ08-11-2010）第7.2.4條

Rd=Rsk/γs+Rsp/γp=Up∑fsi li /γs+ fpAp/γp

選用PHC500的預(yù)應(yīng)力管樁，樁長39m，單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值：

Rd=Rsk/γs+Rsp/γp=Up∑fsi li /γs+ fpAp/γp

=0.5x3.14x（1.48x15+3.1x15+11.3x25+11.4x40+3.8x55+6.92x55）/2.164

+3.14x0.25x0.25x1400/1.234

=1236.7KN

取整1200KN,樁長38米。

2.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)SATWE計(jì)算結(jié)果：荷載總值：F=144874KN ,地震作用下產(chǎn)生的總剪力設(shè)計(jì)值Qx=6493.8 KN

n>F/Rd=144874/1230=120.7，考慮筏板的剛度，樁間距按3.5倍即1750mm盡量布置在剪力墻下。

3.單樁水平承載力計(jì)算

Rhd ＝ （0.75 α3 E I / Vx）χoa（基礎(chǔ)規(guī)范F.0.1）

＝0.75* 0.5118??*96131.723/2.441*0.010 ＝52.8kN

驗(yàn)算地震作用樁基的水平承載力時(shí)，應(yīng)將單樁水平承載力設(shè)計(jì)值乘以調(diào)整系數(shù) 1.25：

RhE ＝ 1.25 * Rh ＝ 1.25*52.8 ＝ 66.0kN

H0/n=6493.8 /126=51.5KN0.5)，Y方向不滿足剛度比要求，所以該剛度條件不能滿足；構(gòu)造要求按《高規(guī)》3.6.3必須要滿足：樓板厚度不宜小于180mm,應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%，所以該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不能得到很好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于本工程地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位，位于單體右側(cè)由于自行車坡道，導(dǎo)致無法確保完全嵌固，水平荷載無法有效傳遞。這樣會(huì)和實(shí)際取的基礎(chǔ)計(jì)算模型有比較大的出入。

當(dāng)考慮選擇基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)嵌固端，這有利于充分利用其基礎(chǔ)剛度，有利于首層樓面結(jié)構(gòu)靈活布置，對(duì)于單體右側(cè)自行車坡道或者首層樓面留有大孔洞都不影響結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性。從構(gòu)造方面要求，地下室頂板只要滿足普通地下室頂板厚度不宜小于160mm的要求， 另規(guī)范規(guī)定地下室負(fù)一層的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)必須一致，以基礎(chǔ)底板作為嵌固端不會(huì)造成地下室結(jié)構(gòu)造價(jià)的提高，反而可能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

因此，本工程高層住宅樓采用基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端。

2. 活荷載折減

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006版）表4.1.2根據(jù)樓面活荷載的不同種類，考慮從屬面積和樓層數(shù)量兩大因素而采用不同的折減系數(shù)�，F(xiàn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算程序中，多數(shù)不具備活荷載的分類功能，無法區(qū)分《荷載規(guī)范》表4.1.1中第1（1）項(xiàng)與第1（2）~12項(xiàng)，也就不可能真正的按《荷載規(guī)范》要求實(shí)現(xiàn)對(duì)不同活荷載的折減。使用程序計(jì)算時(shí)，對(duì)于樓板支承構(gòu)件（如梁、柱、剪力墻及基礎(chǔ)等），應(yīng)按照《荷載規(guī)范》第4.1.2條的規(guī)定考慮活荷載的折減系數(shù)，當(dāng)程序無法直接計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮區(qū)分不同的構(gòu)件進(jìn)行分步驟計(jì)算，且相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果只適合于特定的構(gòu)件本身，此時(shí)應(yīng)特別注意其它相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的不真實(shí)性，避免誤用。例如設(shè)計(jì)樓面梁時(shí)，當(dāng)取用相應(yīng)的樓面荷載折減系數(shù)，并將調(diào)整后的樓面荷載值作為新的樓面荷載輸入計(jì)算時(shí)，此時(shí)的計(jì)算內(nèi)力及配筋僅用于樓面梁，對(duì)樓板、柱、墻等其它構(gòu)件則內(nèi)力不真實(shí)，故不能取用。

3.關(guān)于偶然偏心和雙向地震作用

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.1條第3款規(guī)定：質(zhì)量和剛度明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；對(duì)于質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，規(guī)范沒有明確的規(guī)定，一般情況下，抗規(guī)表3.4.3-1 和表3.4.3.-2給出了平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的主要類型：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則；樓板局部不連續(xù)；側(cè)向剛度不規(guī)則；豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)；樓層承載力突變；

在不考慮偶然偏心的單向地震作用時(shí)，樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍，可判斷為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布處于明顯的不對(duì)稱狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)該計(jì)入雙向地震影響。

目前進(jìn)行的雙向地震作用計(jì)算，只是在單向地震作用（兩個(gè)方向分別計(jì)算）基礎(chǔ)上簡單的再組合，不是真正意義上的按兩個(gè)方向地震同時(shí)作用的計(jì)算。因而屬于估算的性質(zhì)。為避免多重估算引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巨大跳躍，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往對(duì)雙向地震和偶然偏心不同事考慮。一般情況下，雙向地震和構(gòu)件的雙向偏心受壓計(jì)算不同時(shí)考慮。

（二）上部結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到的一些問題：

1.根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010），二、三級(jí)抗震墻設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最大軸壓比不能大于0.3，也即三級(jí)的抗震墻，當(dāng)軸壓比>0.3時(shí)，應(yīng)該設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。當(dāng)

軸壓比≤0.4時(shí)，λv=0.12，當(dāng)軸壓比>0.4時(shí)，λv=0.12，λv為約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值。

2.剪力墻與平面外相交樓面梁剛接時(shí)，應(yīng)確保樓面梁水平鋼筋的錨固長度。在不影響建筑空間布置的前提下，設(shè)置壁柱是最行之有效的方法。當(dāng)受建筑門窗洞口或者里面效果的限制情況下，盡量采用小直徑的鋼筋。

參考文獻(xiàn)

1建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范2010版（GB50011-2010）

2.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）

3.建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94－2008）

4.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010）

5.上海地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DGJ08-11-2010）

6.《控制住宅工程鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫的技術(shù)導(dǎo)則》

7.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及分析 中國建筑工業(yè)出版社 朱炳寅

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。